Teoria reazioni chimiche

Indice Capitolo 19

1. Introduzione alle reazioni chimiche
2. Acidi e basi (Arrhenius)
3. Formule di struttura degli ossiacidi
4. Forza degli ossiacidi
5. Acidi e basi (Brønsted-Lowry)
6. Acidi e basi (Lewis)
7. Prodotti delle reazioni tra acidi e basi
8. Reazioni spostate completamente verso destra (irreversibili)
9. Ossidanti e riducenti
10. Bilanciamento delle ossidoriduzioni (Metodo ionico-elettronico)
11. Potenziali redox e reazioni di ossidoriduzione
12. Equivalenti e peso equivalente

1) Introduzioni alle reazioni chimiche:

Le reazioni chimiche sono quei processi che permettono di ottenere dei prodotti in seguito alla reazione di due o più reagenti.

A + B → C + D

ReagentiProdotti.

- Bilanciamento:

Quell procedimento che permette, tramite l’utilizzo di coefficienti stechiometrici, di far sì che si rispetti la legge della conservazione delle masse di Lavoisier.

- Coefficienti stechiometrici:

Indici che indicano il numero di atomi dei singoli reagenti o prodotti, il cui compito è quello di bilanciare la reazione.

a A + bb → c C + d D

- Reazioni reversibili ed equilibrio chimico:

Si ha quando il processo di reazione non porta al consumo di tutta la quantità di almeno uno dei reagenti.

a A_(s) + b B_(aq) ⇌ c C_(l) + d D_(g)

* due o più reagenti le cui quantità stanno tra di loro in un rapporto uguale a quello espresso dai loro coefficienti stechiometrici, si dice che sono in rapporto stechiometrico se la reazione è completamente spostata verso destra essi reagiscono totalmente entrambi.

* Se invece le quantità sono in rapporto differente da quello dei coefficienti stechiometrici, una sarà in difetto rispetto all’altra che risulterà essere in eccesso.

Il reagente in difetto reagisce completamente nel sistema.

Per ottenere le quantità dei prodotti si deve considerare la quantità del reagente in difetto e ragionare su quella.

Preparazione di un sale:

Acido + idrossido → sale + acqua

Acido + ossido → sale + acqua

Anidride + idrossido → sale + acqua

Anidride + ossido → sale

8

Reazioni completamente spostate verso destra (irreversibili):

• Sono le reazioni in cui i reagenti si trasformano completamente in prodotti anche quando si ha un reagente di equilibrio in cui la quantità del reagente in eccesso è trascurabile.
• Una reazione tra elettroliti è completamente spostata a destra se si forma un prodotto poco solubile, un composto volatile, un elettrolita debole o un complesso di metallo di transizione.
• Oss: molto spesso due stessi reagenti che si combinano con rapporti stechiometrici diversi danno composti diversi.

9

Ossidanti e riducenti:

• Una reazione di ossidoriduzione è l'ossidante acquista elettroni e si riduce (N.O. più piccolo) ed il riducente cede elettroni e si ossida (N.O. più grande).

10

Bilanciamento delle ossidoriduzioni:

• A Metodo schematica
• B Metodo ionico-elettronico
• 1. Calcolare il numero di elettroni coinvolti: la dove varia lo stato di ossidazione
• 2. Trova il minimo comune multiplo tra gli elettroni ceduti e quelli assorbiti per ottenere il numero di elettroni totali coinvolti.
• 3. Dividere il minimo comune multiplo per il numero di elettroni ricevuti in ciascuna coppia.
• 4. Applica uno dei 2 metodi

Schematica:

• Si scrivano le semireazioni
• Si calcoli il M.C.M. degli elettroni scambiati
• Si divide il M.C.M. per gli elettroni coinvolti in ciascuna coppia
• Si assegnano i coefficienti stechiometrici alle specie di cui varia il N.O.
• Si completa la reazione con i coefficienti delle altre specie

Ionico-elettronico:

• Si scrivano le semireazioni
• Si bilanciano le cariche elettriche
• Si bilanciano le semireazioni e si sommano
• (H₂O ambiente acido, OH^- ambiente basico)

----- Esempi. -----

ESEMPIO

MnO₄^- + S₂O₆^2- → MnO₂ + SO₃^2-

METODO IONICO ELETTRONICO:

• 2MnO₄^- + S₂O₆^2- + 4e^- + 12OH^- → 2MnO₂ + 4SO₃^2- + 6H₂O
• S₂O₆^2- + 2OH^- → 4SO₃^2-

SEMPLIFICATO

• 2MnO₄^- + S₂O₆^2- + 6OH^- → 2MnO₂ + 4SO₃^2- + 3H₂O

KBrO₃^-: META FOSFATO DI POTASSIO KPB

• 4MnBr₂ + 3KBrO₃ + H₂SO₄ → 4MnO₄ + 8KBrO₃ + 17Bi₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O
• 4MnBr₂ + 3KBrO₃ + 6H₂SO₄ → 4MnO₄ + 8KBrO₃ + 17Bi₂(SO₄)₃ + 11K₂SO₄ + 6H₂O